軍事衛星系統對抗策略研究

邢建泉，劉宏華，陳愛梅

(中國電子科技集團公司第二十七研究所，河南 鄭州 450047)

0 引 言

軍事衛星系統包括預警、導航、偵察、中繼、通信等各類衛星，隨著信息化戰場對信息獲取需求的不斷提升，能夠近實時提供戰場信息的軍事衛星系統越來越受到重視，通過衛星獲取、傳輸、分發各類戰場信息已成為信息化戰場的重要特征。據報道，美軍在伊拉克戰爭中90%的信息是通過衛星傳遞的,近年來又將大量的軍事衛星用于反恐。

按照美國衛星工業協會2017年7月發布的《2017年衛星產業狀況報告》，截止到2016年12月31日，全球在軌工作的衛星為1 459顆，其中美國594顆，中國192顆，俄羅斯135顆，其他國家總計約538顆。表1對在軌工作衛星的任務類型進行了統計。

表1 在軌衛星任務類型統計

美國目前占有全世界40%左右的現有在軌衛星資源，并且在全球密布衛星地面站,始終保持著在情報獲取、信息傳輸、導航定位、氣象保障、空間預警等方面的全方位信息優勢[1]。進入21世紀，美軍在其太空戰略的指引下，更加大力發展各類軍事衛星系統，同時加速研發各類具備軟硬殺傷能力的衛星對抗裝備，以確保美軍在未來戰場取得絕對的信息優勢，并阻止或限制其他國家利用太空信息資源。為使人類社會能夠公平、和平地利用太空資源，其他國家也有必要高度重視發展空間信息對抗技術，特別是針對軍事衛星系統的對抗技術。

圖1 谷歌地球可視化數據庫模擬展示的8 700 km高度人造衛星分布示意圖

1 軍事衛星系統的現狀

1.1 衛星空間情報獲取

1.1.1 偵察衛星系統

(1) 成像偵察衛星

成像偵察衛星是用于軍事偵察的主要手段，被廣泛用于各種戰略戰術偵察，獲取感興趣目標的高分辨率圖像型偵察信息。典型的光學成像偵察衛星如美國的“鎖眼”，最高幾何分辨率達0.1 m；雷達成像偵察衛星如美國的“長曲棍球”，它采用合成孔徑雷達，分辨率達l～3 m，可實施全天時和全天候偵察[2]。2016年，美國最新一代雷達成像衛星“未來成像體系”(FIA)已實現四星組網運行。

(2) 電子偵察衛星

電子偵察衛星主要用于截獲諸如雷達、通信等系統的無線信號，破譯相關的信息情報。其中最具代表性的是美國的電子偵察衛星“大酒瓶”、“顧問”等，它們居于地球同步軌道上，星上信息處理能力強，高達100 m的大型天線可接收100 MHz～20 GHz的信號，據說就連地面的手機信號都能實時偵收。目前最新的電子偵察衛星是2016年發射的第7顆“顧問”電子偵察衛星。

(3) 導彈預警衛星

導彈預警衛星主要用于探測導彈發射。典型的導彈預警衛星是美國的“國防支援計劃”(DSP)衛星，它布署在大西洋、太平洋和印度洋上空的地球同步軌道上。衛星搭載紅外傳感器和可見光攝像機。目前,更先進的天基紅外系統(SBIRS)已逐步替代了現有的DSP導彈預警衛星系統。

(4) 海洋監視衛星

海洋監視衛星用于監視海上艦船的無線電通信和雷達信號，并以此判明它們的性質，確定其位置，航速和航向。典型的是美國的“白云”系列海洋監視衛星。在海灣戰爭期間，美國利用4組16顆衛星組網截獲了伊拉克艦艇上發射的無線電和雷達信號，測定其位置、航向和航速，連續監視了其活動情況，并為多國部隊指示攻擊目標。

1.1.2 中繼衛星系統

(1) TDRSS系統

TDRSS衛星系統是同步軌道衛星,可將偵察衛星獲取的偵察數據實時中繼回傳至地面站，直接支持作戰行動。TDRSS的地面站主要有白沙、哥達德、關島等，可使美軍獲得近實時的情報信息。中繼衛星由于擔負著傳送其他偵察衛星的偵察情報到達美國本土地面站的重要使命，因此，在所有的軍事衛星中具有舉足輕重的地位。

(2) SDS系統

衛星數據系統(SDS)是美國偵察辦(NRO)主管的非常保密的軍用數據中繼衛星。它采用大橢圓軌道，能對地球兩極以及高緯度地區提供良好的波束覆蓋，主要為KH-11、DSP等偵察衛星和預警衛星提供數據中繼服務，同時也能為處在地球極區的美國戰略核力量和其他部隊提供通信中繼服務。

1.1.3 通信衛星系統

(1) 國防衛星通信系統(DSCS)

國防衛星通信系統是美國戰略遠程通信的支柱，該系統由位于赤道上空地球同步軌道上的14顆衛星組成，主要工作在EHF頻段，可為遍布全球的美國陸、海、空三軍提供加密且可靠的全球通信服務[3]。

(2) 移動用戶目標系統(MUOS)

該系統的任務是用于取代老舊的艦隊衛星通信系統，為美海軍移動目標提供多信道UHF高速通信服務，并維持國防部現行窄帶通信的性能和有效性。目前已發射5顆衛星，實現了該星座的完整部署。

(3) 軍事星(MILSTAR)

系統的主要特點是生存能力強，能在核爆炸中幸存并有效地工作。它的自主能力，抗核加固能力和抗干擾能力都超過現有的任何衛星，該系統能在全球范圍內提供美國三軍戰略和戰術的衛星通信業務，采用了高速跳頻技術抗干擾,能確保最低限度的通信。

(4) 寬帶衛星通信系統(WGS)

寬帶衛星通信系統是目前美軍大容量傳輸的主力，整個星座計劃部署10顆衛星，主要用于美軍司令部與軍艦、潛艇部隊和地面部隊之間的高速秘密通信。至2016年底，已發射8顆衛星，能同時采用X和Ka頻段通信。

1.1.4 導航衛星系統

目前全球已建成或基本建成衛星導航系統的國家包括美國(GPS)、中國(北斗)、俄羅斯(GLONASS)和歐盟(Galileo)等，還有印度(IRNSS)、日本(QZSS)也在大力發展自己的衛星導航系統。

其中，美國的GPS建成最早，性能最強，至今已發展了3代，除開放民用的C/A碼外，還開發了P、M碼等專用的軍碼。對民碼加入干擾，使其精度下降，阻止敵方將GPS作為軍用。2017年10月，美國空軍宣布，最新一代的GPSⅢ衛星將于2018年完成發射準備。

1.2 衛星電子攻防

1.2.1 衛星電子防護

美國十分注重解決威脅源和攻擊源的檢測和識別問題，美國國防部近年來已投資220億美元用于保護衛星，增強其抗攻擊、抗干擾能力。先后發展了SOURS(星載攻擊報告系統)，STW/AR(衛星威脅告警與攻擊報告系統)，RAIDRS(快速攻擊識別、探測和報告系統)等防護系統。目前，RAIDRS的Block10版本已可以收集到來自地面的威脅信息，包括導彈來襲前兆以及敵方有意的衛星干擾等。

美軍認為，發展防御性空間對抗能力要比發展進攻性空間對抗能力的優先級更高、更重要、更迫切。實現防御性空間對抗就是要發展衛星系統的全面防護能力,也就是需要發揮主動防護與被動防護的協調效應，取長補短，這樣才能使衛星系統防護獲得最佳效果。

1.2.2 衛星電子攻擊

為獲取“空間優勢”，2003年美空軍轉型飛行計劃提出了保護己方重要空間資源并阻止敵方利用空間的需求。美空軍空間司令部于2004年9月公布其新型的地基通信干擾系統(CCS)已具有初始作戰能力，該系統專用于干擾敵方衛星通信(SATCOM)。

Northrop Grumman公司研制的CCS由位于PETERSON空軍基地的第67太空控制中隊使用。其主要由天線、發射機和接收機組成，可安裝在拖車上，干擾敵方的星載通信，并且這種干擾不會影響友方和中立方的通信服務。該系統將在所有級別的沖突中部署以保障空間優勢。作為一部射頻干擾機，其作用是暫時、可逆、非毀滅性的，旨在削弱敵方(威脅美軍及其盟軍)的天基能力，但當此能力不構成威脅時，仍可恢復至原狀態。

為持續提升CCS作戰能力，美國對CCS一直進行技術性能提升。根據美國空軍2017財年預算申請，在空間對抗系統項目下，美軍繼續推進CCS預規劃產品改進(P3I)子項目，繼續研發、集成并測試Block 10 P3I項目增量-2(CCS 10.2)；繼續開展進攻性空間對抗(OCS)指揮與控制子項目，在交付了“螺旋4”基礎上，2017財年繼續開展“螺旋5”研發。

2 軍事衛星系統的對抗策略

近年來，采用反衛導彈對軍事衛星進行硬摧毀的研究十分熱門，但是，在國家間不發生重大沖突的前提下，采用軟的對抗手段才是首選。

目前的軍事衛星系統種類繁多，功能各異，但是，無論哪種衛星，要正常工作都離不開測控、通信、數傳鏈路，因此，對軍事衛星系統對抗的核心是鏈路對抗。

2.1 對軍事衛星系統的偵察

對衛星鏈路進行電子偵察可采用地基、空基、天基等多種平臺。

地基偵察設備可部署在陸地或艦船上，由于對體積、重量、能耗的要求較低，因此可以建立起大型的偵察站，利用大口徑的偵察天線對軍事衛星的下行鏈路信號進行偵收，獲取情報信息。但由于低軌衛星過境時間短、高軌衛星信號衰減大，并且隨著星間鏈路技術的成熟，許多衛星的下行信息不再在國外下傳，而是直接傳送到本國的地面站，給偵收帶來了很大的限制。

空基偵察設備可利用有/無人機、飛艇、氣球等平臺，同時偵收衛星的上下行鏈路信息；但難以長時間工作，偵察區域仍然受到限制。

天基偵察設備可搭載在衛星、飛船等平臺上，直接對感興趣的目標抵近偵察，對衛星的上下行鏈路信號都可以很好地接收，而且不受國界的限制，可獲取比地基、空基設備更多的情報信息。

2.2 對軍事衛星系統的干擾

對衛星的電子干擾可分為壓制干擾和欺騙干擾2種方式。

壓制式干擾通過向衛星的接收機發射同頻大功率噪聲信號使接收機信噪比惡化，誤碼率升高；或者將接收機推向飽和，使其不能正常工作。常用的干擾信號形式有單音、多音、掃頻、噪聲調制等[4]。

欺騙式干擾是在掌握衛星詳細信息格式的基礎上，通過采用轉發、生成等方式產生與衛星信號相同或相近的信號形式，擾亂衛星的信號接收。當采用信息戰技術對衛星傳輸信息格式完全破解后，甚至可能發射偽指令，控制目標衛星。目前，美軍第6代“舒特”網電一體對抗系統是最具代表性的此類設備[5]。

2.3 對軍事衛星系統的防護

針對衛星系統面臨的射頻干擾,可采用天線抗干擾、擴頻抗干擾、星上處理和擴展頻段等技術進行防護[6-8]。

(1) 天線抗干擾技術

天線抗干擾技術已在衛星通信領域廣泛應用，主要包括自適應調零和多波束天線等技術。采用自適應調零技術能有效抑制小于陣元數的多源干擾。采用多波束技術可形成冗余通道，在受到干擾時關閉受干擾波束，使用未被干擾波束通道。

(2) 擴頻抗干擾技術

擴頻抗干擾技術是通過特殊信號編碼增加處理增益的方法抗干擾，主要包括直接序列擴頻、跳時、跳頻及其組合。

(3) 星上處理技術

星上處理可以使上、下行鏈路之間去耦，通過星上處理使上行干擾不能進入下行鏈路轉發，同時可設法避免轉發器被推向飽和。

(4) 擴展頻段

除了繼續發展毫米波、太赫茲頻段通信外，近年來衛星光通信的技術進展很快,因為激光與微波之間不存在干擾問題,而且光波束窄，抗干擾能力強，能實現1 Gbit/s以上的大容量保密衛星通信。

3 軍事衛星系統對抗的發展趨勢

3.1 發展天基衛星信息對抗裝備

由于天基對抗裝備可以以較小的代價達到更好的對抗效果，近年來越來越受到重視。美國的“鳳凰”計劃、“軌道快車”項目都可以看作是天基對抗設備的雛形，該類設備具備變軌能力，能接近目標衛星進行觀察、維修，當然也能進行干擾、破壞，這可以通過搭載不同的載荷來實現。

同時，需要加速發展衛星平臺的防護能力，從增強衛星電磁防護能力的被動防護方式到具備對微波干擾、惡意接近行為告警能力的主動感知方式，建立衛星的自我防護體系。

3.2 加強衛星導航系統的對抗能力

由于衛星導航在未來戰爭中的關鍵作用，各國大力發展相應的對抗技術，美國在第2代GPS系統先前的軍用P碼加上反欺騙(AS)的防御措施，發展為P(Y)碼，以有效降低接收機受假信號欺騙和干擾的可能性。同時,第2代GPS系統還加裝了星載干擾機,以進攻促進防御。第3代GPS系統在應用M碼的同時發展點波束和區域波束能力,并在作戰時對該戰區內特定區域發射點波束的大功率M碼導航制導信號,從而進一步增強抗干擾能力。

3.3 建立綜合一體化軍事衛星對抗體系

未來高技術條件下的戰爭將不再是單一武器裝備的較量，而是系統對系統、體系對體系的較量，不同種類與型號的衛星對抗裝備通過指控網絡有機地聯系起來，形成一個彼此聯結、相互支持、協同運作的體系，這個體系集偵察與告警、進攻與防護于一身，具有資源共享、應變快速、功能強大、作戰效率高等優點。

4 結束語

未來作戰的關鍵是取得制信息權，軍事衛星系統是取得制信息權的重要裝備。軍事衛星及其對抗在未來信息化戰爭中將占有極其重要的地位。把握軍事衛星系統信息對抗技術的發展方向，著力發展相應的技術裝備，對于打破超級大國的空間霸權，保護和平發展的國際秩序具有重要意義。

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[3] 黃大慶，韓偉，徐誠.美國軍用通信網絡[J].遙測遙控，2016，37(6)：18-27.

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[5] 傅群忠，周恭喜.“舒特”系統攻擊機理分析及應對措施研究[J].國防科技，2012，33(6)：29-32.

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[7] 薛永，孫博，曾小金，欒珊.衛星通信抗干擾技術分析[J].國際太空，2012(8)：41-51.

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